[发明专利]一种基于放电等离子的定向凝固陶瓷烧结装置及方法

权利要求书

1.一种基于放电等离子的定向凝固陶瓷烧结装置，其特征在于，所述装置包括：放电腔体(1)，包括至少一个外腔体(101)以及竖直设置在每个所述外腔体(101)内腔的中柱(102)，每个所述外腔体(101)的上端开口，下端均设置有挤出口(1011)；

固定装置(2)，用于固定所述中柱(102)，使所述中柱(102)的外壁不与所述外腔体(101)的内壁接触；

至少一个中心电极(3)，分别设置在每个所述中柱(102)上，与装填在所述外腔体(101)中的陶瓷粉末接触；

多个所述内嵌电极(4)，设置在所述外腔体(101)上，与所述陶瓷粉末接触；

高频电源(5)，负极和正极通过导线分别与所述中心电极(3)和多个所述内嵌电极(4)电连接；

压力件(6)，可移动地设置在所述外腔体(101)与所述中柱(102)之间的环形空间内；

牵引件(7)，设置在所述挤出口(1011)处；

冷却器(8)，设置在所述挤出口(1011)的下方；

成型器(9)，设置在所述冷却器(8)的出口处；

所述牵引件(7)用于将所述放电腔体(1)内形成的陶瓷熔融体牵引至所述冷却器(8)和所述成型器(9)内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定装置(2)包括顶板(201)、底板(202)以及将所述顶板(201)和所述底板(202)固定的多个加固螺栓(203)；

所述顶板(201)盖装在所述外腔体(101)的上端，并且与所述中柱(102)连接，所述顶板(201)上设置有多个用于穿过所述压力件(6)和导线的通孔；

所述底板(202)与所述外腔体(101)的下端相抵接触，所述底板(202)上设置有用于穿过所述牵引件(7)的通孔。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述外腔体(101)的下端沿横向设置有测温口(1012)；

所述测温口(1012)与所述挤出口(1011)连通。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心电极(3)包括相连的第一嵌入段和第一放电段，所述第一嵌入段贯穿设置在所述中柱(102)上，所述第一放电段的上端与所述中柱(102)的下端连接；

多个所述内嵌电极(4)均包括相连的第二嵌入段和第二放电段，所述第二嵌入段嵌入所述外腔体(101)的壁内，所述第二放电段设置在所述外腔体(101)的内壁上并延伸至所述挤出口(1011)处；

所述第一放电段和所述第二放电段的间距在所述挤出口(1011)处达到最小。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一放电段呈柱状体结构，且下端设置成弧形；

多个所述第二放电段的壁配合构成与所述第一放电段相适配的结构。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一放电段呈柱状体结构，且下端设置成锥形；

多个所述第二放电段的壁配合构成与所述第一放电段相适配的结构。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述中心电极(3)还包括与所述第一放电段的下端连接的插入体，所述插入体穿入所述挤出口(1011)，并与所述挤出口(1011)之间形成环形间隙。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力件(6)包括多个压力活塞(601)和环形多孔压头(602)；

所述环形多孔压头(602)设置在所述外腔体(101)和所述中柱(102)之间的环形空间内，用于下压放置于所述环形空间内的陶瓷粉末；

多个所述压力活塞(601)的下端与所述环形多孔压头(602)的上端相抵。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括工作电源和传动件；

所述牵引件(7)、所述成型器(9)、所述传动件均与所述工作电源电连接；

所述传动件与所述压力活塞(601)连接，以驱动所述压力活塞(601)施压。

10.利用权利要求1-9任一项所述的装置进行基于放电等离子的定向凝固烧结陶瓷的方法，其特征在于，所述方法包括：

将配制好的陶瓷粉末装入外腔体(101)与中柱(102)之间的空间内，采用压力件(6)对所述陶瓷粉末施压并压实；

启动高频电源(5)，中心电极(3)和多个内嵌电极(4)释放脉冲电流，使所述陶瓷粉末活化，同时所述中心电极(3)和所述内嵌电极(4)之间形成高温热力场，对所述陶瓷粉末加热；

与此同时，采用所述压力件(6)对所述陶瓷粉末继续加压，待所述陶瓷粉末熔融后，采用牵引件(7)并配合所述压力件(6)的推力将陶瓷熔融体缓慢牵引至冷却器(8)定向凝固冷却，然后将定向凝固冷却后的陶瓷熔融体牵引至成型器(9)，压制成型。